王楼井下湿热灾害治理技术鉴定资料（页）

1、井下湿热灾害治理技术鉴更材料iii东黄金矿业股份有限公司新城金矿二 o 一二年 一h一、鉴定大纲二、计划任务书三、工作报告四、技术研究报告五、用户使用报告六、经济效益、社会效益分析 七、查新报告井下湿热灾害治理技术鉴更农舸山东黄金矿业股份有限公司新城金矿二oo九年十月鉴定大纲一、项目来源山东黄金矿业股份有限公司新城金矿科学技术研究开发项目 一-、项冃名称井下湿热灾害治理技术三、项目完成单位山东黄金矿业股份有限公司新城金矿协作单位山东同方能源工程技术有限公司四、鉴定依据计划任务书五、鉴定形式专家会议鉴定六、鉴定的内容：1、对课题研究所取得的成果进行评价。2、对课题研究所提供的技术文件、资料进行审

2、查。3、对课题研究所取得的社会效益、经济效益及推广应用前 景进行评价。七、鉴定文件：1、计划任务书2、工作报告3、技术研究报告4、用户使用报告5、经济效益分析报告八、鉴定程序：1、成立鉴定委员会2、通过鉴定大纲3、听取项目完成单位汇报4、鉴定委员会进行鉴定5、提出鉴定意见、签字鉴定委员会年 月编号.类别二o 二年科学技术项目计划任务书项目名称井下高温高湿制冷通风技术研究负责单位山东黄金矿业股份有限公司新城金矿国内外概况、水平和发展趋势及专利情况:湿热灾害是矿井的自然灾害之一，是矿井向深部发展不可避免的。我国目前煤矿采深达到1300多米，平均在600m左右，我国在井下遇到的水温和岩温已经达到50

3、°c以上，空气温度已经 严重超过规程规定。因此，矿井热害的治理技术已经成为煤 矿开采中不可缺少的部分。目前全国已有120多对矿井遇到湿热 灾害问题，并且全国在建和拟建矿井中，大部分将遇到湿热灾害 问题。按每年11米的速度向深部发展，再过5年，我国将有200 多对矿井出现高于30°c的湿热灾害，有些矿井采掘面气温可能超 过35°c。随着机械化水平的提高，机械化设备带来的湿热灾害直 接影响到矿工的工作环境及工作效率，对湿热灾害的治理研究已 迫在眉睫，在这方面，虽然国内外都已有研究，但他们的研究只 是借鉴地面制冷空调、或其他行业降温经验、模式，并没有形成 人工降温的成熟

4、理论。因此，对矿井降温技术的要求，特别是对 综合降温技术的需求将更加迫切。针对湿热灾害，结合我矿实际，我们投入了大量的人力物力和财力对我矿高温点的热害进行了 研究。目的是摸索出适合我矿的湿热灾害的防治方法，从而总结出一套行之有效的湿热灾害防治理论，惠及周围矿区乃至整个煤炭行业。主要研究、实验内容、目标、技术关键及主要技术经济指标（目标要具体，包括阶段目标和最终目标）主要研究：矿井湿热灾害的主要来源及降温技术。实验内容：各种降温方法实验及综合降温方法实验。目标：阶段目标：07年05月 08年11月：弄清湿热灾害的来源，利 用加大矿井总进风量、冰块等措施，把井下工作环境温度控制在30°c

5、 以下。08年12月09年08月：利用综合降温措施，探索出矿井降温 的方法，把井下工作环境温度控制在26°c以下。09年09月09年10月：数据汇总整理，撰写研究报告，总结 出湿热灾害防治理论。最终目标：把工作面环境温度控制在26°c以下。技术关键：机械降温的方式。主要技术经济指标：水源热泵降温设备及管路等：1120万元达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景：湿热灾害在矿井建井初期就初见显现，我们将以湿热灾害为研 究对象，通过对湿热灾害的观测，掌握湿热灾害对矿井安全生产的影 响程度，摸索出解决湿热灾害的一般规律，为合理进行矿井降温提供 决策，为安全服务，为职工提供安全

6、舒适的工作场所和环境服务，从 而为高产高效服务。具体说，就是为矿井降温提供技术参数，确定各 个参数对矿井的影响程度，从而找出解决矿井降温的有效途径。摸清矿井湿热灾害对矿井的影响规律可以有的放矢地指导生产， 最大限度地减少因湿热灾害而出现的通防事故，节约生产成本，减少 人身伤害效益：解决采掘接续紧张问题，可使回采面提前投产。经计算，实施矿 井水源热泵降温方案，每年可节约费用2731万元，折合27310吨标 煤。社会效益：能够降低作业地点的空气温度，改善职工工作环境，保障职工身 体健康，充分提高职工工作积极性，促进矿井产量和进尺的提高，给 煤矿企业带来不可估量的无形效益，同时，摸索出一套成功的井下

7、湿 热灾害治理技术，能够在煤矿行业起到带头作用，对建设和谐矿区、 和谐社会有更大的现实意义。推广应用前景：摸清楚降低湿热灾害的一般规律，可直接利用本成果进行湿热灾 害防治工作，因此，具有广阔的推广应用前景。采用的研究、实验方法和技术路线（包括工艺流程）：本课题研究采用现场观测和理论相结合的研究方法。现场观测主要是观测各掘进工作面煤岩体的温度、矿井水温、 机械设备温度、采、掘工作面温度。分析各种热害与矿井空气的温 度关系，找出工作面温度高的原因，并对其做出定性、定量分析。技术路线调查研究一制定现场观测研究方案一成立矿井温度观测小组一 实施现场温度观测一数据整理分析一撰写研究报告。现有技术基础及条

8、件（包括本课题做了哪些工作和现有仪器设备 条件等）:本研究课题是在集团公司、矿领导下立项的，并担任课 题组领导人，负责组织协调整个研究工作，深刻认识到矿井 湿热灾害是矿井五大灾害之外的另一大灾害，直接影响到矿 井是否正常生产，按照煤矿安全规程观定采掘工作面超 过30°c ,必须停止作业；同时影响到职工的心身健康。因此， 解决了湿热灾害这一课题，也就为我矿高产高效夯实了坚定 的物质条件。湿热灾害直接影响到矿工的积极性，对于湿热 灾害，集团公司尚无成熟的实践经验可借鉴，因此面对湿热 灾害，探索出行之有效的真知，为以后类似条件的矿井提供 有技术价值的借鉴经验。在集团公司、矿领导的大力支持下

9、，王楼煤矿组织了一批丰富 实践经验的工程技术人员组成研究小组，参与课题的现场观测、数据 整理及理论研究工作。本课题使用的具体仪器为：1、水源热泵降温系统1套2、矿用红外测温仪2台3、矿用温度计16个地点：试验规模和进度安排：现场温度观测地点在一、二、三、五采区掘进巷道及高温出水 点、。研究进度：2007年05月2008年11月为调查研究阶段2008年12月2009年08月为现场降温观测阶段2009年09月2009年10月为高温灾害观测数据整理汇总和研 究报告撰写阶段。承担单位和主要协作单位及分工（包括研究、研制、试验各阶 段的各单位得分工和承担的责任）:承担单位：山东东山王楼煤矿有限公司，负责

10、组织现场湿热灾 害观测，数据汇总整理，研究报告的撰写等工作。协作单位：山东同方能源工程技术有限公司，负责对现场施工、 观测人员的指导等工作。经费概算（包括总概算和分年度预算的项目和费用及偿还经费和年度）:1、研究费用总概算1120万元:需要增添的主要设备.仪器（名称.规格型号.数量）和材料:1水源热泵降温系统1套2、矿用红外测温仪2台3、矿用温度计16个课题负责（单位.姓名.职务、职称.联系电话）:王楼煤矿任智德总工程师高级工程师王楼煤矿齐东合生产矿长工程师课题工作人员（单位.姓名、职务、职称.联系电话）：王楼煤矿邹洪建通防科主任工程师工程师王楼煤矿钟宇辉通防副总工程师工程师王楼煤矿吕凤新机电

11、区长工程师王楼煤矿厉彦欣技术员助工王楼煤矿刘忠云通防科科长工程师王楼煤矿杨德全通防科副科长助工王楼煤矿张磊科员助工王楼煤矿吴绍辉调度室主任助工基层单位、负责人审查意见（指所室、院厂矿基层负责人等）：负责人（签名、盖章）审查日期：年月 日上报任务书单位、负责人审查意见（有学术委员会者应附其审查意 见）：负责人（签名、盖章）审查意见： 年 月 日主管部门审查意见:（公章）审查日期:井下湿热灾害治理技术工作報告山东东山王楼煤矿有限公司二零零九年十月井下湿热灾害治理技术工作报告-一、概述王楼井田位于山东省济宁市以南，以后王楼村为中心，北距济宁 市25km,行政区划归济宁市市中区管辖。矿井年设计生产能力

12、90万 t/a,矿井主采3上煤层，配采10下、12下煤层，采用立井开拓方式， 矿井采用立井开拓，设置主井(d5.5m)、副井(d6.0m)两个井筒。井底 车场：才艮据矿井开拓方式，主、副井筒相对位置，大巷运输方式等， 采用环形立式车场。井底车场水平标高为-680m,井口标高+37.5m。 主井装载系统采用半上提方式。矿井于2004年9月正式开工建设， 2007年7月1日开始投入试生产。矿井地温情况：精查勘探未对恒温点(带)做专门的确定工作， 沿用了济宁煤田(东区)总体详查地质报告确定的恒温点的深度 为55m、温度为17.5°c o本区非煤系地层的平均地温梯度2.62°c /

13、100m,煤系地层的平均低温梯度2.70°c/100m,全区平均地温梯度 2.64°c/100m,即地热增温率为l°c/3759m。全区地温梯度呈西高东 低、南低北高的趋势。由煤层底板温度等值线图可以看出，等温线与 煤层底板等高线基本平行，即煤层埋藏越深地温越高。3上煤层大部 分处于一级或二级高温区，一级高温区基本上在-600m等高线以深， 主要位于北部3上煤层赋存区的东評；二级高温区大致在-800m等高 线以深，主要位于北部3上煤层赋存区的西部。南部3上煤层赋存区 为正常地温区。南翼12下煤层大部分处于一级或二级高温区，一级高温区基本 上在600m等高线以深，主

14、要位于北部12下煤层赋存区的东部；二 级高温区大致在-800m等高线以深，主要位于北部12下煤层赋存区 的西部。16上煤层大部处于一级或二级高温区，一级高温区基本上 在600m等高线以深，主要位于北部煤层赋存区的东部；二级高温区 大致在800m等高线以深，主要位于北部16上煤层赋存区的西部， 东南部局部处于正常地温区。总趋势为从东南向西北依次为正常地温 区、-一级高温区、二级高温区。矿井通风方式：才艮据煤层赋存特点、煤层瓦斯含量和开拓布局， 矿井采用中央并列式通风方式，副井井深746.5m,井筒南北相距86m, 东西相距30m,，副井进风，主井回风。通风方法：采用的通风方法为机械通风，即抽出式

15、通风。主要通风机型号：bdk618 ii -8-no28 电机型号：ybf630-8p 通风机房安装两台风机，一台工作，一台备用，为双风道布置，每个 风道布置一个调节风门，便于倒换风机。主扇额定风量为4920 14280m3/min,现工作风量为9606 m3/min,工作负压为2031 pao反风方式：通风机为反转反风。当需要反风时，备用通风机反送 电，达到正常转速式，关闭另一侧通风机的调节风门，同时打开本通 风机的调节风门。二、矿井湿热灾害的分析1、矿区地形地貌王楼井田地形由滨湖平原及湖区构成。南阳湖西岸堤坝以西为滨 湖冲积平原，地形平坦，沟壑纵横，地面标高+33.2034.9m,地势 西

16、高东低，自然地形坡度为0.3%。，堤岸以东为南阳湖区，标高为 31.50-33.50m,局部高地可达 35.80m。2、矿区湖泊河流本区水系发育，大部分为南阳湖覆盖，湖区面积约占全井田面积 的55%,是附近地表水系的汇聚地。历年最低湖水位32.32m,最高 湖水位36.89m,防洪水位36.00m,湖西坝顶最低高程39.00m,坝顶宽 约6m,最高洪水位36.54m。井田内主要河流自南而北有新万福河、蔡河、洙赵新河等，它们 以湖盆为中心，汇入南阳湖，均为引湖、排涝为目的的人工河渠。洙 赵新河位于井田北部，自北西向南东穿过初期采区经候楼村南侧流入 南阳湖，河床宽约200m,汛期最大流量1584m

17、3/s,最小至断流。3、矿区气象及地震本井田为温带半湿润季风区，四季分明。年平均气温为13.6°c。 多年平均最低气温月为1月，平均气温为-2 °c .7月份温度最高，月平 均最高气温29°c, （ 1959年7月），日最高气温41.6°c （ 1960年6月 21日），年平均降水量667.2mm,最小347.9mm（1988年），最大1186mm （1964年）。降雨多集中在78月份日最大降雨量183.7mm, （ 1993 年8月5日）。年平均蒸发量1785.2mm。春夏两季多东及东南风，冬季多北及西北风，平均风速每秒2.3m, 最大风力8级，历年最

18、大积雪厚度0.15m,最大冻土厚度0.31m。根 据中国地震动参数区划表，本区地震动峰值加速度为0.05g（相当 于基本烈度6度）。4、水源条件可供作矿井水源条件的有第四系冲积层的砂层水和本区南部的 奥灰水。其中第四系砂层水分布面广，水量丰富，水量及水质均能满 足矿井生产和生活的需要。5、矿井开拓开采情况王楼煤矿矿井采用立井开拓方式，井底车场采用立式环形车场， 现开采水平为680m水平，地面标高为33.3m,垂深713.3m。矿井现 布置2个综采工作面，12个掘进工作面，其中有3个综掘工作面。6、湿热灾害来源分析：矿井主要地点温度测定数据分析通过调查分析影响矿井气温因素及对矿井主要地点进行长期

19、的 温度测定，摸清了矿井高温热源，总结了季节性地面气温与矿井主要 巷道气温变化关系，可知矿井高温热源主要有以下几点：2008年7月至09年7月矿井实测月平均温度见表1.1 （单位：°c ）2008年7月至09年7月矿井实测月平均温度表 表1-1地点三季度四季度一季度二季度7川8月9丿10月11月12月1丿2月3丿4川5月6月副井口（地面）27.629.626.518.814.9105. 1& 417.219.523.224.7副井底28.630.526.522.721. 12l520.821.322. 123. 124.326.6风井底3433.532.425. 123. 1

20、22.522.424. 125.228.730.731.4一采紈道下iii31.33l831.726.224.522.722,622.323.724. 125.82& 5二采轨道下山3131.630.425.524.222.622.322. 123.524.925.52& 3巷道围岩放热岩层温度。岩层温度对矿井空气温度有很大影响，是引起矿井 高温热害的主要因素。是矿井的主要热源，约占50% 60%.o王楼矿井开采深度大，-800m水平的围岩温度高达36.7°c,处在 二级热害区。因此，围岩是矿内风流的主要加热源。经实际测定，2008 年9月6日-800水平最高岩温36

21、.7°c;形成通风系统后，2009年8 月3日测定900最高岩温34.1 °c。矿井涌水放热王楼矿井2007年7月1日至2008年7月28日，矿井总涌水量 由435m3/h增加到1100m3/h,至目前矿井总涌水量保持在900m3/h 1200m3/ho -680水平水温达35°c45°c。矿井涌水量突然增大，水 温高（比岩温高），同水平水温比岩温高4 53°c，水的放热量传递 给风流的速度快。水温高是王楼矿井高温热害重要特点。机电设备运转时放热如：680中央泵房安设5台1600kw排水泵，正常运转三台， 需要气冷散热。2009年7月21日测定

22、，总通风量956m3/min,三台 运转水泵机组出风分别为55 °c. 62 °c. 65 °c,单台需冷却风量 130m3/min左右，经过三台机组后，风温由26°c升高到35 °c,温差9°c。风流压缩热风流为一可压缩流体，其沿井筒(或巷道)向下流动时，由于自 身的压缩使其焙值升高，相反地，向上流动时，由于膨胀使其熔值降 低，风流从地面流入井底是一个加温压缩的多变过程，对井底车场的 风温起决定性的作用。(6) 王楼矿井位于南阳湖西岸，水资源丰富，在每年的7、8、 9月份，空气湿度相对增大，矿井气候条件比较恶劣。在生产过程中 出现了

23、井下排水量大，排水温度高等问题，导致环境温度升高、空气 湿度增大、有毒有害气体及粉尘危害日益增加等问题，恶化了生产环 境，严重影响了工作效率和工人的身心健康。甚至导致矿井恶性事故 的发生，给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁，安全、 科学、经济、高效地治理矿井热害问题势在必行！(7) 高温湿热的危害对人体的危害：矿井采掘工作面的相对湿度一般在95%以上，根 据资料表明，不同温度下，对人的危害不同。30°c时，人体力工作2 3小时，汗腺就开始启动，通过渗汗散发积蓄的体温。33-34°c时， 人体通过汗腺排汗已十分困难，且难以保证正常体温，肺部急促“喘 气“、心跳加速，

24、彳艮容易出现心脏病瘁发的危险。3536°c时，人体 力工作时容易头昏眼花、站立不稳、生命临危，需要紧急救护。对机电设备的危害：矿井任何机电设备、电缆均是通过与环境的 对流散发本身所产生的热量。其工作环境的温度、湿度超过规定的限 度或长期处在极限值附近时，必将导致设备散热困难，以致发生设备 故障。根据有关资料表明：机电设备在相对湿度90%以上，气温在 30-34°c的地点工作时，其事故率比低于30°c的作业地点高3.6倍。 井下气温以30°c为标准，气温每增加1°c,井下机电设备的故障率增 加1倍以上。我国煤矿安全规程规定：生产矿井采掘工作面空气

25、温度不得 超过26°c,机电设备丽室的空气温度不得超过30°c,当上述两工作 地点的空气温度超过30°c和34°c时必须停止作业。为保证矿井安全 生产和职工身体健康，王楼矿井必须针对性地采取有效措施，降低环 境温度，治理高温热害。因此，王楼煤矿与山东同方合作进行矿井水 源热泵降温除湿系统技术研究，经过严密设计和反复现场调试、改进, 采用水源热泵降温技术解决了王楼煤矿井下高温高湿问题，取得了显 著的社会经济效果。三、矿井湿热灾害的处理方法1、优化矿井通风系统。才艮据现有的通风状况和矿井开拓开采情况，矿成立了矿井通风系 统优化小组，矿总工程师任组长，由经验丰

26、富的通防工程技术人员任 成员，针对矿井高温这一灾害采取的办法之一即加大局部通风量来改 善作业点的工作环境和条件。为了降低通风阻力，增大风量，优化小 组结合矿井通风阻力的结果，对矿井的巷道逐一分析，针对存在的问 题分解到各个生产单位，并限期整改。在通风线路上做工作。降低通风阻力是提高矿井通风容易的有效 途径，根据井巷摩擦阻力计算公式；h摩二otluq'/s?式中 cx井巷的摩擦阻力，kg/m3l井巷的长度，mu井巷的断面周长，ms井巷的净断面积、m2q井巷中流过的风量，m3/s根据上述公式可从以下几方面做工作：扩大巷道的断面，降低摩擦风阻；提高井巷壁面的平整、光滑度， 降低摩擦阻力系数；

27、合理选择井巷断面形状，减少周边长度，对井巷 断面面积相同但形状不同的井巷，其周边长度以梯形最大，拱形次之, 圆形最小的特点，为此，应尽量选择圆形；优化设计，准确施工，尽 量缩短井巷长度。风量不宜过大，满足降温要求即可，尽量避免主要巷道内风量过于集中现象。2、适当合理增加风量是解决矿井高温热害最直接、最简单、最 有效的方法。矿井在一级热害的情况下，通过加大风量可以满足矿井 降温要求；目前，矿井需要风量6400m3/min,矿井实际进风量8600 m3/min,回采工作面配风699 m3/min,实际进风910 m3/min,降温效 果非常明显，对于掘进工作面，采用大功率双局扇供风降彳氐掘进工作

28、面的温度。我矿目前有两个综掘工作面温度较高，12302皮带顺槽工 作面回风流中温度最高达34°c,为解决这一难题，采用了大功率双 局扇供风，配合水源热泵降温除湿系统，解决了湿热灾害问题。3、洒水降温。洒水降温是矿井行之有效且最经济的方法，在运输进风大巷及采 区进风巷设置数道自动喷雾，形成喷雾带，且雾化效果达到正常，降 温效果非常明显，降温可达到1.5°c，为达到最佳降温效果，利用地 下水抽出经过滤后再直接进入矿井防尘管路，根据实测，矿井喷雾带 降温情况表见表12。地面温度超过32°c以上，采用洒水降温效果已 不明显，必须配合其他降温措施，才艮据我矿现场使用的情况来

29、看，一 旦温度超过32°c,需采用冰块降温，方可取得较为明显的效果。采 用冰块降温的措施有两种方法，一是把冰快垒放在局部扇风机前方， 冰块化没的时间大约8小时；另一种方法是把冰块垒放在风筒出风 口，直接降低掘进工作面的温度。另外为确保洒水降温达到目的，可 在风筒上覆一软管，该软管接到防尘水管上，每隔1米设一喷雾处， 定时开启洒水降温及洒尘，效果也较好。矿井喷雾带降温情况表表1-2地点喷雾带长度(m)喷雾 带前温 度°c喷雾带后温 度°c温 差4北翼轨道大巷第一水幕1503129. 515北翼轨道大巷第二水幕15029. 529. 20.3一采轨道顺槽联络巷8029

30、. 22& 606二采轨道顺槽联络巷9029. 22& 705南翼轨道大巷703129. 61.44、采用机械降温。即利用水源热泵降温除湿技术。1）、井下制冷水源热泵系统原理水源热泵主要包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四大部分， 由这四部分构成一个闭合回路。冷媒通过压缩机压缩变成高温高压的 气体，进入冷凝器，与进入冷凝器的35.5°c的矿井水换热，冷媒遇冷 液化，变成低温高压气液混合物，而冷凝器中的矿井水被加热到40°c 后排到水仓。低温高压的气液混合态的冷媒经过膨胀阀后，变成低温 低压的液态，再进入蒸发器中与冷冻循环水换热，将蒸发器中的循环 冷冻水由12

31、°c降到7°c,再进入压缩机形成一个循环。通过循环将热 量源源不断的从蒸发器抽到冷凝器。见下图。井下水源热泵制冷原理q烹富彩一二(cm.2）、本项目技术方案方案研究，：根据王楼矿井实际，王楼矿井与山东同方工程技术 有限公司合作开发，由王楼矿领导、现场一线工程技术骨干等共同组 成科研课题攻关组,对王楼煤矿井下特殊的环境条件和资源及能否使 用水源热泵系统作为井下降温除湿的动力设备进行了分析论证，对水 源热泵的特点和周围环境的要求进行了理论分析及调查研究，经过深 入分析研究认为，水源热泵技术是比较符合现场条件的方案之一，根 据“蒸发吸热，冷凝放热”的制冷原理，制备出的7°

32、;c冷冻水，由管 网输配至掘进迎头，并通过强制换热末端（风机盘管）的形式，向掘进 迎头送风，以降低环境温度（经过空冷器，进风的温度可降低10°c 左右），改善工作条件（工作面温度可降低5°c左右），吸收环境热量 的冷冻水温度升至12°c,返回蒸发器循环，整个制冷过程中，采用 矿井井下35.5°c排水作为冷凝器冷却水，经水源热泵机组冷凝器后矿 井水温度可升至52°c,冷却水流量为looiw。冷凝热排至井下水仓， 并伴随井下既有的排水系统排升至地面。该运行工况除制冷正常耗电 外，不产生额外的排水电费。实现目标：通过水源热泵降温系统的实施，实现如下目

33、标解决王楼矿井高温高湿问题。在井下排水温度约35.5°c的工况 下，利用矿井排水作为介质，利用热泵的“泵升”原理通过压缩机 做功，带走掘进迎头的冷凝废热，风筒进风温度为28°c,出风温度 约20度，降低迎头的温度，改善工作环境，提高工作效率。矿井排 水通过原有的排水系统排至水仓，不增加原有系统的排水费用。降低矿井降温运行费用，和初投资费用。充分利用矿井余热，变废为宝，减少环境污染。系统自动化程度高，便于维护运行。水源热泵降温系统实施后，迎头工作面的温度控制在28°c以 内。设备及系统管网安装主要建设内容有：热源热泵机房建设、设备基础浇注、水源热泵 及附属设备安装就

34、位、制冷管路和冷却水管路安装、末端空冷器安装。建造水池、浇筑设备基础；设备下井、安装机房设备及配管；安装巷道管网系统；安装机房供配电系统。安装工作由王楼矿井组织施工队伍负责安装工作，并安排工程监 理负责安装工程的质量检查，确保严格按设计施工。山东同方工程师 负责现场安装指导工作。系统调试、试运行制订系统调试大纲，成立系统调试组织，落实人员分工；对系统的各台设备调试运行。对矿井水源热泵降温系统进行整体调试。对调试过程中遇到的问题进行现场处理，现场处理不了的制订 整改方案，限期整改。对调试合格的水源热泵系统进行一个月的试运行，观察、分析 系统的运行工况。及时记录检测水源热泵降温系统的运行数据，并与

35、 设计参数进行比较，看是否达到设计要求。试运行结束后由临矿集团、山东同方进行工程验收，对验收中 发现的问题进行及时整改。3）、技术创新王楼煤矿是山东省第一家新建矿井进行数字化矿山试点单位， 降温除湿系统与数字化矿山系统紧密配合，时刻了解工作面温度变化 情况。根据井下各采掘工作面的实际情况，可随时控制温度变化。考虑到压缩机控制系统跟全矿自动化的整合，矿井实现数字化矿 山，为压缩机控制系统增加了远程通讯功能。增加远程通讯功能后， 可以并入井下工业以太环网，将制冷机组的冷却水供水温度，冷却水 回水温度，冷冻水供水温度，冷冻水回水温度，油温，机组的开关机 状态反馈给地面调度指挥中心，并在地面调度 指挥

36、中心通过step7 micro/win32软件，对plc进行远程组态、编程及诊断。压缩机控制系统使用的隔爆兼本安型plc控制箱采用西门子 s7-200cpu,远传功能通过增加西门子cp243-1以太网模块实现，不 管是全双工模式，还是半双工模式，都可以提供10和100mbit的传 输速率网络支持。以太网传输具有传输速率快，传输稳定的特点。又 因为网线最大有效传输距离为100米，所以再增加光电转换装置，把 以太网模块通过网线与光电转换器连接,把双绞线电缆传输转为光纤 电缆传输，增大传输距离。再把光纤接入井下交换机分站，达到接入 井下工业以太环网的目的。cp 243-1是一种通讯处理器，设计用于在

37、s7-200自动化系统中 运行。它可用于将s7-200系统连接到工业以太网（ie）中。cp243-1 有助于s7产品系列通过因特网进行通讯。而且，配有该模块s7-200 还可通过以太网与其它s7-200. s7-300或s7400控制器进行通讯。 并可与opc服务器进行通讯。在开放式simatic net通讯系统中， 工业以太网可以用作协调级和单元级网络。cp 243-1具有以下功能：s7通讯可对通过工业以太网的数据通讯进行预先格式化。基于标准 tcp/ip协议进行通讯。可通过rj45进行以太网访问通过s7-200总线，即可与s7-200系统简单连接可以实现一种灵活的分布式自动化架构通过工业以

38、太网和step7 microavin 32,实现s7-200系统的 远程编程、组态和诊断。为简化过程数据的进一步处理和归档打下基础可同时与最多8个s7控制器通讯可提供与s7-opc的连接简化网络管理-无需重复进行编程/组态，即可更换模板（即插即用）s7通讯服务，“xput/xget”，既可作为客户机，也可作服务 器s7通讯服务，“read/write”，作为服务器cp243-1中安装有一个看门狗电路。每次cp243-1启动时，看 门狗也启动。一般地，看门狗的监控时间为5秒。鉴于组件相关误 差，该时间可以增加到7秒钟。如果设定了看门狗监控时间,cp 243-1 可以自动置位。这会重新启动cp24

39、3-e同时，cp243-1会向s7-200 cpu报告"parity error （奇偶性校验出错）”。通过预设mac地址（48位数值），进行地址分配。在出厂时已对每个cp 243-1进行了 mac地址分配。mac地 址打印在附于上盖下面的标签上。使用bootp协议，通过预设的mac地址，可以将ip地址分配给cp 243-1通讯处理器。cp 243-1提供有三种通讯关系，可以单独使用，也可以组合使 用。1 ）连接 step 7 microavin 322）连接其它simatic s7系列远程组件3 ）连接基于opc的pc/pg应用程序通讯伙伴1）s7-200 cpu 与 cp 243

40、-12）s7-300 cpu 与 cp 343-1 或 cp 343-it3）s7-400 cpu 与 cp 443-1 或 cp 443-it4）编程器/pc与opc服务器5）编程器/pc 与 step 7 micro/win 32cp243-1工作系统图如下：s7-200pcs7200s7-300s7-400pc开发了数字化中央模块控制系统及集成电控系统，实现了系统 运行故障在线显示，便于工作人员实时进行系统维护，控制灵活，提 高了运行效率。通过研究开发稳定的水源热泵机组防爆系统，满足了矿井煤安 要求，解决了制约井下水源热泵发展的难题。(4)研制设计超强稳定的净化过滤系统，净化过滤矿井水所

41、含大量 杂质，防止杂质进入水源热泵机组堵塞冷凝器，确保了王楼水源热泵 降温系统的长期高效运行。长久耐用的防腐系统，所有换热器内壁都经过热处理，磷化处 理，使换热器表面形成了一层抗氧化膜，大大提高了设备的抗腐蚀性。4) 、王楼水源热泵降温系统特点利用水源热泵对煤矿进行降温除湿，制取的冷量满足了工作面 的要求，利用矿井水做为机组的冷却水,冷却水出口温度达到了 53 °c , 可以直接提供给职工洗浴，或作为井口防冻的热源，变废热为宝，减 少环境污染，环境效益显著。王楼水源热泵降温技术是直接利用矿井水作为冷凝废热载体， 利用了矿井自身的排水系统，不产生额外的排水费用。高效节能，无任何污染，环

42、保效益显著，该项目是利用矿井水 作为冷热源，进行能量转换的降温降湿系统。机组运行中没有任何污 染，不产生任何废渣，废水、废气和烟尘。因此，王楼矿井水源热泵 降温系统利用的是清洁的可再生能源的一种技术，属于新型资源综合 利用范畴，符合国家产业优惠政策。系统运行稳定，自动化程度高。由于设计了数字化中央模块控 制系统、全面稳定的净化过滤系统、长久耐用的防腐系统、方便快捷 的反冲洗除垢系统、高效耐用的空冷器系统，使得热泵机组运行稳定、 可靠，也保证了系统的高效性和经济性。由于机组具有高度集成的电 控系统，部件少，控制灵活，运行简单、稳定，维护费用低，使用寿 命长。运行成本低，经济效益显著。王楼矿井水源

43、热泵降温系统与制 冰降温相比，投资少，采用水源热泵没有制冰系统中的片冰机、送冰 装置、冷却塔投资，因此造价低于制冰工艺，而且系统简单、可靠性 高，减少了故障隐患。5）、系统运行效果：见井下降温除湿系统运行记录表1-3系统运行后，将工作面及后路的温度降至煤矿安全规程规定 的温度范围内，有效解决了高温高湿矿井的降温除湿问题，改善了井 下的工作环境。井下降温除湿系统运行记录表1 -3井下降温除湿系统运行记录日期6.257.5757.25&5&158.259.59.11冷冻水供水 温度（°c ）&97.07.18.09.819.413.413.815.8冷冻水回水 温

44、度（°c ）19.612.711.512.013.223.617.919.019.4冷却水进水温度（°c ）31.331.731.631.632.032.133.032.932.9冷却水出水温度（°c ）37.537.63&23&339.342.841.241.938.2未降温区 温度（°c ）31.031.532.032.032.031.531.532.030.5工作面空气 温度（°c ）26.026.027.027.027.027.026.025.025.0工作面后部25.525.526.026.026.026.025.02

45、5.025.0气温（°c ）12302巷道口温度（°c ）23.023.023.024.022.022.022.022.022.05、结论水源热泵降温系统直接利用了矿井高温涌水资源作为水源热泵 的冷却水，不增加矿井排水费用，同时减小软化水的使用量。工作面 温度控制在28°c以下，达到煤矿安全规程规定的温度湿度之内， 改善了工人的作业环境。系统运行稳定、自动化程度高、无任何污染, 运行成本只有冰制冷的三分之一，应用范围广，便于井下安设，社会 经济及环境效益显著，取得的创新性成果对其他矿区具有十分显著的 示范作用和推广价值井下湿热灾害治理技术研究技术研究报告山东东山王

46、楼煤矿有限公司二oo九年十月一日井下湿热灾害治理技术研究报告-一、概述王楼井田位于山东省济宁市以南，以后王楼村为中心，北距济宁 市25km,行政区划归济宁市市中区管辖。矿井年设计生产能力90万 t/a,矿井主采3上煤层，配采10下、12下煤层，采用立井开拓方式， 矿井采用立井开拓，设置主井(d5.5m)、副井(d6.0m)两个井筒。井底 车场：才艮据矿井开拓方式，主、副井筒相对位置，大巷运输方式等， 采用环形立式车场。井底车场水平标高为-680m,井口标高+37.5m。 主井装载系统采用半上提方式。矿井于2004年9月正式开工建设， 2007年7月1日开始投入试生产。矿井地温情况：精查勘探未对

47、恒温点(带)做专门的确定工作， 沿用了济宁煤田(东区)总体详查地质报告确定的恒温点的深度 为55m、温度为17.5°c o本区非煤系地层的平均地温梯度2.62°c /100m,煤系地层的平均低温梯度2.70°c/100m,全区平均地温梯度 2.64°c/100m,即地热增温率为l°c/3759m。全区地温梯度呈西高东 低、南低北高的趋势。由煤层底板温度等值线图可以看出，等温线与 煤层底板等高线基本平行，即煤层埋藏越深地温越高。3上煤层大部 分处于一级或二级高温区，一级高温区基本上在-600m等高线以深， 主要位于北部3上煤层赋存区的东評；二级高

48、温区大致在-800m等高 线以深，主要位于北部3上煤层赋存区的西部。南部3上煤层赋存区 为正常地温区。南翼12下煤层大部分处于一级或二级高温区，一级高温区基本 上在600m等高线以深，主要位于北部12下煤层赋存区的东部；二 级高温区大致在-800m等高线以深，主要位于北部12下煤层赋存区 的西部。16上煤层大部处于一级或二级高温区，一级高温区基本上 在600m等高线以深，主要位于北部煤层赋存区的东部；二级高温区 大致在800m等高线以深，主要位于北部16上煤层赋存区的西部， 东南部局部处于正常地温区。总趋势为从东南向西北依次为正常地温 区、-一级高温区、二级高温区。矿井通风方式：才艮据煤层赋存

49、特点、煤层瓦斯含量和开拓布局， 矿井采用中央并列式通风方式，副井井深746.5m,井筒南北相距86m, 东西相距30m,，副井进风，主井回风。通风方法：采用的通风方法为机械通风，即抽出式通风。主要通风机型号：bdk618 ii -8-no28 电机型号：ybf630-8p 通风机房安装两台风机，一台工作，一台备用，为双风道布置，每个 风道布置一个调节风门，便于倒换风机。主扇额定风量为4920 14280m3/min,现工作风量为9606 m3/min,工作负压为2031 pao反风方式：通风机为反转反风。当需要反风时，备用通风机反送 电，达到正常转速式，关闭另一侧通风机的调节风门，同时打开本通

50、 风机的调节风门。二、矿井湿热灾害的分析1、矿区地形地貌王楼井田地形由滨湖平原及湖区构成。南阳湖西岸堤坝以西为滨 湖冲积平原，地形平坦，沟壑纵横，地面标高+33.2034.9m,地势 西高东低，自然地形坡度为0.3%。，堤岸以东为南阳湖区，标高为 31.50-33.50m,局部高地可达 35.80m。2、矿区湖泊河流本区水系发育，大部分为南阳湖覆盖，湖区面积约占全井田面积 的55%,是附近地表水系的汇聚地。历年最低湖水位32.32m,最高 湖水位36.89m,防洪水位36.00m,湖西坝顶最低高程39.00m,坝顶宽 约6m,最高洪水位36.54m。井田内主要河流自南而北有新万福河、蔡河、洙赵

51、新河等，它们 以湖盆为中心，汇入南阳湖，均为引湖、排涝为目的的人工河渠。洙 赵新河位于井田北部，自北西向南东穿过初期采区经候楼村南侧流入 南阳湖，河床宽约200m,汛期最大流量1584m3/s,最小至断流。3、矿区气象及地震本井田为温带半湿润季风区，四季分明。年平均气温为13.6°c。 多年平均最低气温月为1月，平均气温为-2 °c .7月份温度最高，月平 均最高气温29°c, （ 1959年7月），日最高气温41.6°c （ 1960年6月 21日），年平均降水量667.2mm,最小347.9mm（1988年），最大1186mm （1964年）。降雨多

52、集中在78月份日最大降雨量183.7mm, （ 1993 年8月5日）。年平均蒸发量1785.2mm。春夏两季多东及东南风，冬季多北及西北风，平均风速每秒2.3m, 最大风力8级，历年最大积雪厚度0.15m,最大冻土厚度0.31m。根 据中国地震动参数区划表，本区地震动峰值加速度为0.05g（相当 于基本烈度6度）。4、水源条件可供作矿井水源条件的有第四系冲积层的砂层水和本区南部的 奥灰水。其中第四系砂层水分布面广，水量丰富，水量及水质均能满 足矿井生产和生活的需要。5、矿井开拓开采情况王楼煤矿矿井采用立井开拓方式，井底车场采用立式环形车场， 现开采水平为680m水平，地面标高为33.3m,垂

53、深713.3m。矿井现 布置2个综采工作面，12个掘进工作面，其中有3个综掘工作面。6、湿热灾害来源分析：矿井主要地点温度测定数据分析通过调查分析影响矿井气温因素及对矿井主要地点进行长期的 温度测定，摸清了矿井高温热源，总结了季节性地面气温与矿井主要 巷道气温变化关系，可知矿井高温热源主要有以下几点：2008年7月至09年7月矿井实测月平均温度见表1.1 （单位：°c ）2008年7月至09年7月矿井实测月平均温度表 表1-1地点三季度四季度一季度二季度7川8月9丿10月11月12月1丿2月3丿j4川5月6月副井口（地面）27.629.626.518.814.9105. 1&

54、 417.219.523.224.7副井底28.630.526.522.721. 121.520.82l322. 123.124.326.6风井底3433.532.425. 123. 122.522,424. 125.228.730.731.4-采轨道下iii31.331.831.726.224.522.722.622.323.724. 125.82& 5二采轨道下山3131.630.425.524.222.622.322. 123.524.925.528.3巷道围岩放热岩层温度。岩层温度对矿井空气温度有很大影响，是引起矿井 高温热害的主要因素。是矿井的主要热源，约占50% 60%.o

55、王楼矿井开采深度大，-800m水平的围岩温度高达36.7°c,处在 二级热害区。因此，围岩是矿内风流的主要加热源。经实际测定，2008 年9月6日-800水平最高岩温36.7°c;形成通风系统后，2009年8 月3日测定900最高岩温34.1 °c。矿井涌水放热王楼矿井2007年7月1日至2008年7月28日，矿井总涌水量 由435m3/h增加到1100m3/h,至目前矿井总涌水量保持在900m3/h 1200m3/ho -680水平水温达35°c45°c。矿井涌水量突然增大，水 温高（比岩温高），同水平水温比岩温高4 53°c，水的

56、放热量传递 给风流的速度快。水温高是王楼矿井高温热害重要特点。机电设备运转时放热如：680中央泵房安设5台1600kw排水泵，正常运转三台， 需要气冷散热。2009年7月21日测定，总通风量956m3/min,三台 运转水泵机组出风分别为55 °c. 62 °c. 65 °c,单台需冷却风量 130m3/min左右，经过三台机组后，风温由26°c升高到35 °c,温差9°c。风流压缩热风流为一可压缩流体，其沿井筒(或巷道)向下流动时，由于自 身的压缩使其焙值升高，相反地，向上流动时，由于膨胀使其熔值降 低，风流从地面流入井底是一个加温压缩的多变过程，对井底车场的 风温起决定性的作用。(6) 王楼矿井位于南阳湖西岸，水资源丰富，在每年的7、8、 9月份，空气湿度相对增大，矿井气候条件比较恶劣。在生产过程中 出现了井下排水量大，排水温度高等问题，导致环境温度升高、空气 湿度增大、有毒有害气体及粉尘危害日益增加等问题，恶化了生产环 境，严重影响了工作效率和工人的身心健康。甚至导致矿井恶性事故 的发生，给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁，安全、 科学、经济、高效地治理矿井热害问题势在必行！(7) 高温湿热的危害对人体的危害：矿井采掘工作面的相对湿度一般在95